專利名稱：永磁電動機(jī)及洗衣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在轉(zhuǎn)子的磁芯內(nèi)部具備多個永久磁鐵的永磁電動機(jī)以及具備該永磁
電動機(jī)的洗衣機(jī)。
背景技術(shù)：
在這種永磁電動機(jī)中，優(yōu)選根據(jù)通過該永磁電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的負(fù)荷(例如滾筒式 洗衣干燥機(jī)的滾筒)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整與定子繞組交鏈的永久磁鐵的磁通量(交鏈磁通量)。
然而，永磁電動機(jī)所具備的永久磁鐵一般由一種構(gòu)成，因此永久磁鐵的磁通量總 是成為恒定。在該情況下，例如當(dāng)僅由頑磁力較大的永久磁鐵構(gòu)成時，高速旋轉(zhuǎn)時的永久磁 鐵的感應(yīng)電壓變得極高，可能導(dǎo)致電子部件的絕緣破壞等。另一方面，當(dāng)僅由頑磁力較小的 永久磁鐵構(gòu)成時，低速旋轉(zhuǎn)時的輸出下降。 因此，例如在專利文獻(xiàn)1所記載的永磁電動機(jī)中，在轉(zhuǎn)子的磁芯內(nèi)部配置頑磁力 不同的2種永久磁鐵，對于其中頑磁力較小的永久磁鐵的磁化狀態(tài)，通過電樞反作用的外 部磁場(通過在定子繞組中流動的電流而產(chǎn)生的磁場)使其減磁或者增磁，由此調(diào)整永久 磁鐵的磁通量。 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2006-280195號公報 在專利文獻(xiàn)1所記載的永磁電動機(jī)中，在轉(zhuǎn)子的磁芯內(nèi)部，在構(gòu)成1個磁極的部分 配置有頑磁力較大的永久磁鐵和較小的永久磁鐵的雙方。即，成為由多種永久磁鐵來形成 1個磁極的構(gòu)成，因此永久磁鐵為多個且需要縮小各個永久磁鐵的體積，構(gòu)造變得復(fù)雜。因 此，近年來，考慮有如下構(gòu)成的永磁電動機(jī)將頑磁力不同的2種永久磁鐵在每1個磁極配 置1種地交替配置，使構(gòu)造簡化。 但是，在將頑磁力不同的2種永久磁鐵在每1個磁極配置1種地交替配置的構(gòu)成 的永磁電動機(jī)中，頑磁力較大的磁鐵與頑磁力較小的磁鐵的構(gòu)成比為1 : 1。并且，頑磁力 較小的永久磁鐵的剩余磁通密度比頑磁力較大的永久磁鐵的剩余磁通密度小。因此，永磁 電動機(jī)整體的總磁通量，與僅由頑磁力較大的永久磁鐵構(gòu)成的情況相比顯著下降。
在此，如果適度降低多個永久磁鐵中頑磁力較小的永久磁鐵的比例，則能夠使永 磁電動機(jī)整體的總磁通量增加。但是，在每1個磁極配置1種永久磁鐵的構(gòu)成的永磁電動 機(jī)中，產(chǎn)生磁通量的不均勻化。因此，轉(zhuǎn)矩脈動或齒槽轉(zhuǎn)矩增大，成為噪音和振動的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而進(jìn)行的，其目的在于提供一種永磁電動機(jī)及具備該永磁
電動機(jī)的洗衣機(jī)，該永磁電動機(jī)為，通過在每1個磁極使用頑磁力不同的多種永久磁鐵的1
種永久磁鐵的簡單構(gòu)成，來實現(xiàn)與驅(qū)動的負(fù)荷相對應(yīng)的永久磁鐵的磁通量的調(diào)整，其中，即
使降低頑磁力小的永久磁鐵的比例，也能夠抑制轉(zhuǎn)矩脈動或者齒槽轉(zhuǎn)矩的發(fā)生。 本發(fā)明的第一發(fā)明所記載的永磁電動機(jī)為，在轉(zhuǎn)子的磁芯內(nèi)部具備形成多個磁極
的永久磁鐵，定子具備與各相的繞組相對應(yīng)的磁極齒，其特征在于，上述永久磁鐵為，由頑磁力不同的多種永久磁鐵構(gòu)成，并以每1個磁極為1種的方式配置為大致環(huán)狀，并且構(gòu)成 為，上述轉(zhuǎn)子中的頑磁力相對小的永久磁鐵所配置的間隔與上述定子中的與同相的繞組相 對應(yīng)的磁極齒相互的間隔不同。 本發(fā)明的第九發(fā)明所記載的洗衣機(jī)的特征在于，具備第一至第八發(fā)明之一所記載 的永磁電動機(jī)及控制該永磁電動機(jī)的驅(qū)動的控制部，上述控制部構(gòu)成為能夠切換上述永久 磁鐵中頑磁力相對小的永久磁鐵的磁化狀態(tài)。
發(fā)明的效果 根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明所記載的永磁電動機(jī)，即使以不同的比例配置頑磁力不同 的多種永久磁鐵(剩余磁通密度不同的永久磁鐵)，也能夠抑制磁通量不均勻化的發(fā)生，因 此，能夠抑制由于沒有將具有大小頑磁力的永久磁鐵交替配置而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動或齒槽轉(zhuǎn) 矩的發(fā)生。 根據(jù)本發(fā)明的第九發(fā)明所記載的洗衣機(jī)，能夠高效地調(diào)整永久磁鐵的磁通量。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的圖，是概略表示永磁電動機(jī)的整體構(gòu)成的立體 圖。 圖2是概略表示定子的構(gòu)成的立體圖。
圖3是概略表示轉(zhuǎn)子的構(gòu)成的立體圖。
圖4是將轉(zhuǎn)子的一部分放大表示的部分放大圖。 圖5是將永磁電動機(jī)的一部分放大表示的圖，是使頑磁力小的永久磁鐵數(shù)量為一 半且具有不等間隔地配置時的局部放大圖。 圖6是將頑磁力大的永久磁鐵和頑磁力小的永久磁鐵交替配置時的相當(dāng)于圖5的 圖。 圖7是使頑磁力小的永久磁鐵數(shù)量為一半且具有等間隔地配置時的相當(dāng)于圖5的 圖。 圖8是用于說明使頑磁力小的永久磁鐵數(shù)量為一半且具有等間隔地配置時產(chǎn)生 的感應(yīng)電壓的圖。 圖9是用于說明使頑磁力小的永久磁鐵數(shù)量為一半且具有不等間隔地配置時產(chǎn) 生的感應(yīng)電壓的圖。 圖10是表示永久磁鐵的磁通密度與磁場強(qiáng)度的關(guān)系的圖。
圖11是概略表示滾筒式洗衣干燥機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成的縱剖側(cè)視圖。
圖12是概略表示滾筒式洗衣干燥機(jī)的電氣構(gòu)成的框圖。
圖13是表示本發(fā)明第二實施方式的相當(dāng)于圖5的圖。
圖14是相當(dāng)于圖9的圖。
符號說明 1永磁電動機(jī)；2定子；3轉(zhuǎn)子；4b齒部(磁極齒)；5定子繞組； 8轉(zhuǎn)子磁芯；9永久磁鐵；9a釹磁鐵；9b釤鈷磁鐵；21滾筒式洗衣干燥機(jī)；42控制
電路部(控制部)
具體實施例方式(第一實施方式) 以下參照圖1至圖12說明本發(fā)明的第一實施方式。圖1是概略表示永磁電動機(jī) l(外轉(zhuǎn)子式無刷電動機(jī))的整體構(gòu)成的立體圖。永磁電動機(jī)l由定子2和在其外周設(shè)置的 轉(zhuǎn)子3構(gòu)成。 如圖2所示，定子2由定子磁芯4和定子繞組5構(gòu)成。定子磁芯4是通過將多個 沖裁形成的作為軟磁體的硅鋼板層疊且鑿密而構(gòu)成，并具有環(huán)狀的磁軛部4a和從該磁軛 部4a的外周部放射狀地突出的多個齒部4b (相當(dāng)于磁極齒)。定子磁芯4的表面除了與定 子3的內(nèi)周面之間形成空隙的外周面4c(各齒部4b的前端面)之外，被PET樹脂(模壓樹 脂)覆蓋。并且，在定子2的內(nèi)周部一體成形有由該P(yáng)ET樹脂構(gòu)成的多個安裝部6。在這些 安裝部6上設(shè)有多個螺紋孔6a，將這些安裝部6螺紋固定，由此定子2在該情況下被固定在 滾筒式洗衣干燥機(jī)21的水槽25(參照圖11)的背面。定子繞組5由三相構(gòu)成，并巻繞在各 齒部4b上。 如圖3所示，轉(zhuǎn)子3是通過未圖示的模壓樹脂將框架7、轉(zhuǎn)子磁芯8和多個永久磁 鐵9 一體化的構(gòu)成。框架7是通過對作為磁性體的例如鐵板進(jìn)行沖壓加工而形成為扁平的 有底圓筒狀，并具有圓形的主板部7a和從該主板部7a的外周部經(jīng)過臺階部7b而立起的 環(huán)狀的周側(cè)壁7c。在主板部7a的中心部設(shè)有用于安裝旋轉(zhuǎn)軸26(參照圖11)的軸安裝部 IO，在該軸安裝部10與臺階部7b之間，以軸安裝部10為中心而放射狀地形成有多個通風(fēng) 孔ll以及肋12。 轉(zhuǎn)子磁芯8是將多個沖裁形成為大致環(huán)狀的作為軟磁體的硅鋼板層疊且鑿密而 構(gòu)成，并配置在框架7的周側(cè)壁7c的內(nèi)周部。該轉(zhuǎn)子磁芯8的內(nèi)周面(與定子2的外周面 (定子磁芯4的外周面4c)相對并與該定子2之間形成空隙的面)，形成為具有朝向內(nèi)側(cè)突 出為圓弧狀的多個凸部8a的凹凸?fàn)睢?如圖4所示，在該多個凸部8a的內(nèi)部，形成有沿軸向(硅鋼板的層疊方向)貫通轉(zhuǎn) 子磁芯8的多個(此時為48個、在圖4中僅示出5個)開口為矩形狀的插入孔13，該多個插 入孔13在轉(zhuǎn)子磁芯8中成為配置為環(huán)狀的構(gòu)成。此時，插入孔13為，其短邊方向(永磁電 動機(jī)1的徑向)的尺寸為2. lmm，長邊方向(永磁電動機(jī)1的圓周方向)的尺寸為12. 0mm， 深度方向(永磁電動機(jī)1的前后方向)的尺寸為19. Omm。該多個插入孔13沿著轉(zhuǎn)子磁芯 8的圓周方向配置。 永久磁鐵9成為矩形狀，分別插入在上述多個插入孔13內(nèi)，并成為其周側(cè)部的大 致整個區(qū)域被軟磁體的轉(zhuǎn)子磁芯8 (插入孔13部分)包圍并保持的狀態(tài)。這些永久磁鐵9 此時由作為頑磁力大的高頑磁力永久磁鐵的釹磁鐵9a和作為頑磁力小的低頑磁力永久磁 鐵的釤鈷磁鐵9b(釤，鈷磁鐵)構(gòu)成。S卩，永久磁鐵9a、9b分別由作為稀土類磁鐵的釹磁 鐵、釤鈷磁鐵構(gòu)成。另外，在圖中，以空白表示的永久磁鐵是釹磁鐵9a，以網(wǎng)格表示的永久磁 鐵是釤鈷磁鐵9b。 此時，釹磁鐵9a的頑磁力為大約900kA/m，釤鈷磁鐵9b的頑磁力為大約200 500kA/m，頑磁力有1. 8 4. 5倍程度的不同。即，永久磁鐵9由頑磁力不同的2種永久磁 鐵9a、9b構(gòu)成。并且，這些永久磁鐵9a、9b被配置為，在轉(zhuǎn)子磁芯8內(nèi)部大致為環(huán)狀，且這 2種永久磁鐵9a、9b之中頑磁力相對大的釹磁鐵9a與頑磁力相對小的釤鈷磁鐵9b鄰接的
5邊界不成為電的相同相位。 在此，永磁電動機(jī)1此時成為48極/36槽構(gòu)成，由每6槽對應(yīng)8極(8極/6槽構(gòu) 成)。并且，如圖5所示，永久磁鐵9此時構(gòu)成為，將按照5個釹磁鐵9a、1個釤鈷磁鐵9b、 1個釹磁鐵9a、1個釤鈷磁鐵9b這種順序排列的8個永久磁鐵作為1組，而在永磁電動機(jī) 1 (轉(zhuǎn)子3)中排列6組的該組。通過這種構(gòu)成，頑磁力大的釹磁鐵9a和頑磁力小的釤鈷磁 鐵9b的構(gòu)成比率成為3 : 1。即，2種永久磁鐵9a、9b具有相互不同的極數(shù)。并且，2種永 久磁鐵9a、9b的構(gòu)成比率被設(shè)定為頑磁力相對大的釹磁鐵9a比頑磁力相對小的釤鈷磁鐵 9b多。 與此相對，在圖6中表示將頑磁力不同的2種永久磁鐵9a、9b對每1個磁極配置1 種地交替配置的構(gòu)成。在這種構(gòu)成中，頑磁力大的釹磁鐵9a和頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的 構(gòu)成比率為1:1。 在此，頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的剩余磁通密度比頑磁力大的釹磁鐵9a的剩余磁 通密度小。因此，根據(jù)圖5所示的本實施方式的永磁電動機(jī)1的構(gòu)成(頑磁力大的釹磁鐵 9a與頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的構(gòu)成比率為3 : 1的構(gòu)成)，與構(gòu)成比率為1 : l的構(gòu)成 (參照圖6)相比，永磁電動機(jī)1的總磁通量增加。 下面，說明以釹磁鐵9a與釤鈷磁鐵9b鄰接的邊界不成為電的相同相位的方式配 置的理由。圖7表示從頑磁力大的釹磁鐵9a與頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的構(gòu)成比率為1 : 1 的構(gòu)成(參照圖6)中簡單地間隔剔除釤鈷磁鐵9b的構(gòu)成，S卩、使頑磁力小的釤鈷磁鐵9b 的數(shù)量為一半且具有等間隔地配置的構(gòu)成。此時，釹磁鐵9a和釤鈷磁鐵9b的構(gòu)成比率成 為3 : 1。 在此，參照圖8說明這種構(gòu)成中的永磁電動機(jī)1的感應(yīng)電壓。另外，為了簡化說 明，在設(shè)釹磁鐵9a的磁通量為100時，設(shè)釤鈷磁鐵9b的磁通量為80。并且，以下說明中的 感應(yīng)電壓的值表示為基于該磁通量的相對值。 首先，在轉(zhuǎn)子3處于圖8(a)所示的位置(位置1)時，由定子繞組5中的U相線圈 Ul產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(有效值)，此時通過主要與該U相線圈Ul相對的1個釤鈷磁鐵9b的 磁通來生成，因此為80。并且，由U相線圈U2產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，此時也通過主要與該U相線 圈U2相對的1個釤鈷磁鐵9b的磁通來生成，因此為80。 S卩，此時，U相線圈整體的感應(yīng)電 壓為，將U相線圈U1、U2中的感應(yīng)電壓平均化，而成為80。 如此，感應(yīng)電壓的平均值減小為80的理由，如圖8(a)所示，是因為成為如下構(gòu)成 頑磁力相對小的釤鈷磁鐵9b的配置間隔，與定子中的巻繞有作為同相繞組的U相線圈Ul 和U相線圈U2的磁極齒相互的配置間隔一致。 之后，在轉(zhuǎn)子3處于圖8(b)所示的位置(位置2)時，由U相線圈U1產(chǎn)生的感應(yīng) 電壓，此時通過主要與該U相線圈Ul相對的1個釹磁鐵9a的磁通來生成，因此為100。并 且，由U相線圈U2產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，此時也通過主要與該U相線圈U2相對的1個釹磁鐵9a 的磁通來生成，因此為100。即，此時，U相線圈整體的感應(yīng)電壓為，將U相線圈U1、U2中的 感應(yīng)電壓平均化，而成為100。如此，在轉(zhuǎn)子3從位置1旋轉(zhuǎn)到位置2的過程中，在U相線圈 中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓從80變化為100。因此，對定子2側(cè)的U相線圈與轉(zhuǎn)子3側(cè)的永久磁鐵 9之間的轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生有幫助的磁通變得不均勻，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動或齒槽轉(zhuǎn)矩。
下面，參照圖9說明本實施方式的構(gòu)成中的永磁電動機(jī)1的感應(yīng)電壓。本實施方式的永磁電動機(jī)1構(gòu)成為轉(zhuǎn)子3中的頑磁力相對小的釤鈷磁鐵9b所配置的間隔，與定子
2中的與同相的繞組(線圈)相對應(yīng)的齒部4b相互的配置間隔不同。 在這種構(gòu)成中，永久磁鐵9被配置為頑磁力相對大的釹磁鐵9a與頑磁力相對小 的釤鈷磁鐵9b鄰接的邊界不成為電的相同相位。并且，如圖9所示，永久磁鐵9被配置為 頑磁力相對小的釤鈷磁鐵9b與相鄰的同相的繞組(例如U相線圈Ul和U相線圈U2)不同 時相對。并且，永久磁鐵9被配置為在頑磁力相對小的釤鈷磁鐵9b主要與相鄰的同相的 繞組中的一個繞組(在圖9(a)中為U相線圈Ul、在圖9(b)中為U相線圈U2)相對時，頑磁 力相對大的釹磁鐵9a主要與相鄰的同相的繞組中的另一個繞組(在圖9(a)中為U相線圈 U2、在圖9(b)中為U相線圈U1)相對。 因此，首先，在轉(zhuǎn)子3處于圖9(a)所示的位置(位置1)時，由U相線圈U1產(chǎn)生的 感應(yīng)電壓，此時通過主要與該U相線圈U1相對的l個釤鈷磁鐵9b的磁通來生成，因此為 80。并且，由U相線圈U2產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，此時通過主要與該U相線圈U2相對的1個釹磁 鐵9a的磁通來生成，因此為100。 S卩，此時，U相線圈整體的感應(yīng)電壓為，將U相線圈U1、U2 中的感應(yīng)電壓平均化，而成為90。 接著，在轉(zhuǎn)子3處于圖9(b)所示的位置(位置2)時，由U相線圈U1產(chǎn)生的感應(yīng) 電壓，此時通過主要與該U相線圈Ul相對的1個釹磁鐵9a的磁通來生成，因此為100。并 且，由U相線圈U2產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，此時通過主要與該U相線圈U2相對的1個釤鈷磁鐵9b 的磁通來生成，因此為80。 S卩，此時，U相線圈整體的感應(yīng)電壓為，將U相線圈U1、U2中的感 應(yīng)電壓平均化，而成為90。如此，在轉(zhuǎn)子3從位置1旋轉(zhuǎn)到位置2的過程中，能夠?qū)⒃赨相 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓恒定地維持為90，因此抑制轉(zhuǎn)矩脈動或齒槽轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生。
另外，在此，在定子繞組5的各相中，特別以U相為例子進(jìn)行了說明，但對于V相、 W相也能夠得到與上述相同的作用、效果。并且，各相的線圈(繞組)分別串列連接。
如圖4所示，在本實施方式的永磁電動機(jī)1中，2種永久磁鐵9a、9b被配置為分別 通過1種來形成1個磁極，其磁化方向沿著永磁電動機(jī)1的徑向(從永磁電動機(jī)1的外周 部朝向定子2和轉(zhuǎn)子3之間的空隙的方向)。通過如此地將2種永久磁鐵9a、9b配置為，這 些永久磁鐵9a、9b鄰接的邊界不成為電的相同相位、且其磁化方向沿著徑向，由此相互相 鄰地配置的永久磁鐵9 (此時為釹磁鐵9a和釤鈷磁鐵9b或者釹磁鐵9a和釹磁鐵9a)成為 在相互相反的方向上具有磁極的狀態(tài)( 一個的N極為內(nèi)側(cè)、另一個的N極為外側(cè)的狀態(tài))， 在該相鄰的2個永久磁鐵9之間，例如在由箭頭8所示的方向上產(chǎn)生磁路(磁通)。另外， 上方的由虛線表示的箭頭，是經(jīng)由轉(zhuǎn)子磁芯8的磁通。即，形成通過頑磁力大的釹磁鐵9a 和頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的雙方的磁路，以及通過2個釹磁鐵9a的磁路。
下面，參照圖10說明釤鈷磁鐵9b的磁特性。圖10是表示永久磁鐵的磁通密度與 磁場強(qiáng)度的關(guān)系的圖，磁通密度> 0、磁場強(qiáng)度< 0的區(qū)域為第二象限，磁通密度< 0、磁場 強(qiáng)度< 0的區(qū)域為第三象限。并且，在圖10中，點線P表示釹磁鐵9a的磁特性，實線Q表 示釤鈷磁鐵9b的磁特性。 釤鈷磁鐵9b的磁特性(磁通密度與磁場強(qiáng)度的關(guān)系)被設(shè)定為，在進(jìn)行使用的溫
度范圍(根據(jù)使用的電動機(jī)的溫度范圍、此時例如ot: 4(rc)內(nèi)，反曲點q存在于第二象
限。并且，該反曲點q的磁場強(qiáng)度Hb的絕對值為500kA/m(圖10中由符號H表示)以下。
如果反曲點處于第二象限，則該反曲點的磁場強(qiáng)度Hb與永久磁鐵的頑磁力Hcb大致相同。頑磁力Hcb與使其產(chǎn)生的永久磁鐵的磁場強(qiáng)度成正比。因此，優(yōu)選頑磁力Hcb的 絕對值(|Hcb|)較大。并且，反曲點的磁場強(qiáng)度Hb與為了變更(增磁或減磁)永久磁鐵的 強(qiáng)度(磁通)所需的外部磁場的強(qiáng)度成正比。在此，磁通的變更所需的外部磁場的強(qiáng)度，與 磁通變更時的繞組電流(在定子繞組5中流動的電流)成正比。因此，為了極力減小磁通 的變更所需的外部磁場的強(qiáng)度，優(yōu)選反曲點的磁場強(qiáng)度Hb的絕對值(|Hb|)較小。
增大頑磁力Hcb的絕對值(I Hcb I)的特性與減小反曲點的磁場強(qiáng)度Hb的絕對值 (|Hb|)的特性處于相反關(guān)系。當(dāng)對處于這種相反關(guān)系的2個特性進(jìn)行綜合時，優(yōu)選頑磁力 Hcb與反曲點的磁場強(qiáng)度Hb之比的絕對值(|Hcb/Hb|)較大。另外，此時，頑磁力Hcb和反 曲點的磁場強(qiáng)度Hb為負(fù)值。 在如釹磁鐵9a那樣反曲點p處于第三象限的情況(圖IO中參照點線P)下，成為 Hcb| < lHbl，因此上述比的絕對值(|Hcb/Hb|)小于l。另一方面，在如釤鈷磁鐵9b那樣 反曲點q處于第二象限的情況(圖10中參照實線Q)下，成為|Hcb| > lHbl，因此上述比的 絕對值(|Hcb/Hb|)成為1以上，比反曲點處于第三象限的情況更優(yōu)選。在表示磁特性的曲 線中，反曲點左側(cè)的傾斜接近于垂直。因此，在第二象限具有反曲點q的釤鈷磁鐵9b中，上 述比的絕對值(|Hcb/Hb|)不較大地變化。 并且，在滾筒式洗衣干燥機(jī)21那樣的家電制品中，能夠在家庭用的電源系統(tǒng)中使 用的電流一般對于每1個系統(tǒng)為15A左右，因此以此為基礎(chǔ)而構(gòu)成的電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)元件 以及控制系統(tǒng)電路元件的規(guī)格將15A作為上限，在經(jīng)濟(jì)上是優(yōu)選的。在這些元件的短時間 規(guī)格為上述15A的大致2倍的30A，并將其施加到電動機(jī)上的情況下，根據(jù)永久磁鐵的磁通 的變更所需的電流反推的反曲點的磁場強(qiáng)度大概為500kA/m。因此，反曲點的磁場強(qiáng)度優(yōu)選 如釤鈷磁鐵9b那樣為該值(500kA/m)以下。 并且，如果如釤鈷磁鐵9b那樣反曲點q處于第二象限，則磁通量的變更幅度較大，
且能夠?qū)⒋磐康淖兏扰c磁通量的變更所需的繞組電流之比最小化。 下面，說明具備如上地構(gòu)成的永磁電動機(jī)1的滾筒式洗衣干燥機(jī)21的構(gòu)成。圖11
是概略表示滾筒式洗衣干燥機(jī)21的內(nèi)部構(gòu)成的縱剖側(cè)視圖。 形成滾筒式洗衣干燥機(jī)21的外殼的外箱22，在前面具有開口為圓形狀的清洗物 出入口 23，該清洗物出入口 23通過門24開閉。在外箱22的內(nèi)部，配置有背面被封閉的有 底圓筒狀的水槽25，在該水槽25的背面中央部，通過螺紋固定而固定有上述的永磁電動機(jī) 1 (定子2)。該永磁電動機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸26的后端部(在圖11中為右側(cè)的端部)固定在永 磁電動機(jī)1(轉(zhuǎn)子3)的軸安裝部IO上，前端部(在圖ll中為左側(cè)的端部)向水槽25內(nèi)突 出。在旋轉(zhuǎn)軸26的前端部上，背面被封閉的有底圓筒狀的滾筒27相對于水槽25成為同軸 狀地固定，該滾筒27通過永磁電動機(jī)1的驅(qū)動而與轉(zhuǎn)子3及旋轉(zhuǎn)軸26—體地旋轉(zhuǎn)。另外， 在滾筒27上，設(shè)有能夠流通空氣及水的多個流通孔28、和用于進(jìn)行滾筒27內(nèi)的清洗物的抬 起或散開(《 〈' ^ )的多個擋板29。 在水槽25上連接有供水閥30，當(dāng)該供水閥30開放時，向水槽25內(nèi)供水。并且，在 水槽25上連接有具有排水閥31的排水管32，當(dāng)該排水閥31開放時，水槽25內(nèi)的水被排出。 在水槽25的下方設(shè)有向前后方向延伸的通風(fēng)管道33。該通風(fēng)管道33的前端部經(jīng) 由前部管道34與水槽25內(nèi)連接，后端部經(jīng)由端部管道35與水槽25內(nèi)連接。在通風(fēng)管道33的后端部設(shè)有送風(fēng)扇36，通過該送風(fēng)扇36的送風(fēng)作用，水槽25內(nèi)的空氣如箭頭所示從
前部管道34送到通風(fēng)管道33內(nèi)，并通過后部管到35返回到水槽25內(nèi)。 在通風(fēng)管道33內(nèi)部的前端側(cè)配置有蒸發(fā)器37，在后端側(cè)配置有冷凝器38。該蒸
發(fā)器37及冷凝器38與壓縮機(jī)39及節(jié)流閥(未圖示) 一起構(gòu)成熱泵40，在通風(fēng)管道33內(nèi)
流動的空氣，通過蒸發(fā)器37被除濕并通過冷凝器38被加熱，而在水槽25內(nèi)循環(huán)。 在外箱22的前面，位于門24上方地設(shè)有操作面板41，在該操作面板41上設(shè)有用
于設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程等的多個操作開關(guān)(未圖示)。操作面板41與控制電路部42(相當(dāng)于控制
部)連接，該控制電路部42以微型計算機(jī)為主體地構(gòu)成，并控制滾筒式洗衣干燥機(jī)21的全
部運(yùn)轉(zhuǎn)，該控制電路部42根據(jù)經(jīng)由操作面板41所設(shè)定的內(nèi)容，一邊控制永磁電動機(jī)1、供水
閥30、排水閥31、壓縮機(jī)39、節(jié)流閥等的驅(qū)動，一邊執(zhí)行各種運(yùn)轉(zhuǎn)過程。 并且，在永磁電動機(jī)1中，在與永久磁鐵9相對的部分，配置有檢測該永久磁鐵9
的磁力的磁力傳感器43(參照圖12)。該磁力傳感器43安裝在定子2側(cè)所安裝的電路基
板(未圖示)上。如圖12所示，控制電路部42根據(jù)來自該磁力傳感器43的檢測信號，計
算轉(zhuǎn)子3的旋轉(zhuǎn)位置。然后，通過根據(jù)該計算結(jié)果的柵極驅(qū)動信號G，對將6個IGBT44a (在
圖12中僅圖示2個)三相橋接而成的倒相電路44進(jìn)行驅(qū)動，由此一邊控制定子繞組5的
通電一邊使轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)。 下面，說明上述那樣具備永磁電動機(jī)1的滾筒式洗衣干燥機(jī)21的作用。
當(dāng)控制電路部42經(jīng)由倒相電路44對定子繞組5通電時，基于電樞反作用的外部 磁場(通過在定子繞組5中流動的電流而產(chǎn)生的磁場)，作用于轉(zhuǎn)子3的永久磁鐵9a、9b。 并且，這些永久磁鐵9a、9b之中、頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)，通過基于該電樞反 作用的外部磁場而被減磁或者增磁，由此能夠增減與定子繞組5交鏈的磁通量(交鏈磁通 量)。因此，在本實施方式中，控制電路部42通過控制定子繞組5的通電，由此對于每個運(yùn) 轉(zhuǎn)過程(洗衣過程、脫水過程、干燥過程)切換釤鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)地執(zhí)行。在此，按順 序說明各運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的動作內(nèi)容。 首先，在洗衣過程中，控制電路部42將供水閥30開放而向水槽25內(nèi)進(jìn)行供水，接 著使?jié)L筒27旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行洗衣。在該洗衣過程中，為了抬起含有水的清洗物，需要以高轉(zhuǎn)矩 使?jié)L筒27旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速為低速即可。因此，控制電路部42控制倒相電路44對定子繞組5 的通電，以便釤鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)被增磁。由此，作用于定子繞組5的磁通量增多(磁 力增強(qiáng))，因此能夠使?jié)L筒27以高轉(zhuǎn)矩低速度旋轉(zhuǎn)。 接著，在脫水過程中，控制電路部42將排水閥31開放而排出水槽25內(nèi)的水，接著 使?jié)L筒27高速旋轉(zhuǎn)，由此對清洗物所含有的水分進(jìn)行脫水。在該脫水過程中，為了提高脫 水效率，需要使?jié)L筒27以高速旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)矩較小即可。因此，控制電路部42控制倒相電路 44對定子繞組5的通電，以便釤鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)被減磁。由此，作用于定子繞組5的 磁通量減少(磁力減弱)，因此能夠使?jié)L筒27以低轉(zhuǎn)矩高速度旋轉(zhuǎn)。 最后，在干燥過程中，控制電路部42使送風(fēng)扇36及熱泵40驅(qū)動并且使?jié)L筒27旋 轉(zhuǎn)，由此進(jìn)行清洗物的干燥。在該干燥過程中，控制電路部42準(zhǔn)備下次洗衣過程地控制倒 相電路44對定子繞組5的通電，以便釤鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)被增磁。由此，能夠成為增多 作用于定子繞組5的磁通量的狀態(tài)，并在下次洗衣過程中能夠容易地使?jié)L筒27以高轉(zhuǎn)矩低 速度旋轉(zhuǎn)。
如以上說明的那樣，根據(jù)本實施方式的永磁電動機(jī)1 ，通過基于電樞反作用的外部 磁場，對頑磁力不同的2種永久磁鐵9a、9b中的頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的磁化狀態(tài)進(jìn)行減 磁或者增磁，由此能夠進(jìn)行與驅(qū)動的負(fù)荷(在本實施方式中為滾筒式洗衣干燥機(jī)21的滾筒 27)相對應(yīng)的永久磁鐵9的磁通量的調(diào)整。由此，永久磁鐵9的磁通量不會總是成為恒定， 而能夠防止高速旋轉(zhuǎn)時的絕緣破壞或低速旋轉(zhuǎn)時的輸出降低等。 并且，將頑磁力不同的2種永久磁鐵9a、9b在每1個磁極配置1種且大致成為環(huán) 狀地配置的構(gòu)成簡單，通過這種簡單的構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)與驅(qū)動的負(fù)荷(滾筒27)相對應(yīng)的永 久磁鐵9的磁通量的調(diào)整。 并且，通過適度降低頑磁力小而剩余磁通密度小的釤鈷磁鐵9b的比例，能夠增加 永磁電動機(jī)1整體的總磁通量。并且，即使如此以不同比例來配置頑磁力不同且剩余磁通 密度不同的2種永久磁鐵9a、9b，也能夠抑制磁通量的不均勻化的發(fā)生，因此能夠抑制由于 未將具有大小的頑磁力的永久磁鐵9a、9b交替地配置而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動或齒槽轉(zhuǎn)矩的發(fā) 生。 并且，根據(jù)本實施方式的滾筒式洗衣干燥機(jī)21，能夠根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程而高效地調(diào)整 永久磁鐵9的磁通量。
(第二實施方式) 下面，參照圖13及圖14說明本發(fā)明的第二實施方式。另外，對于與上述第一實施 方式相同的部分省略說明，僅對不同的部分進(jìn)行說明。本實施方式是與上述第一實施方式 相比進(jìn)一步降低多個永久磁鐵9中的頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的比例的實施方式。
g卩，如圖13所示，永久磁鐵9構(gòu)成為，將按照7個釹磁鐵9a、 1個釤鈷磁鐵9b這種 順序排列的8個永久磁鐵作為1組，而在永磁電動機(jī)1(轉(zhuǎn)子3)整體中排列了6組的該組。 在這種構(gòu)成中，頑磁力大的釹磁鐵9a與頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的構(gòu)成比率為7 : 1 。
下面，參照圖14說明本實施方式的構(gòu)成中的永磁電動機(jī)1的感應(yīng)電壓。
首先，在轉(zhuǎn)子3處于圖14(a)所示的位置(位置1)時，由U相線圈U1產(chǎn)生的感應(yīng) 電壓，此時通過主要與該U相線圈U1相對的l個釤鈷磁鐵9b的磁通來生成，因此為80。并 且，由U相線圈U2產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，此時通過主要與該U相線圈U2相對的1個釹磁鐵9a 的磁通來生成，因此為100。 S卩，此時，U相線圈整體的感應(yīng)電壓為，將U相線圈U1、U2中的 感應(yīng)電壓平均化，而成為90。 接著，在轉(zhuǎn)子3處于圖14(b)所示的位置(位置2)時，由U相線圈U1產(chǎn)生的感應(yīng) 電壓，此時通過主要與該U相線圈Ul相對的1個釹磁鐵9a的磁通來生成，因此為100。并 且，由U相線圈U2產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，此時通過主要與該U相線圈U2相對的1個釤鈷磁鐵9b 的磁通來生成，因此為80。 S卩，此時，U相線圈整體的感應(yīng)電壓為，將U相線圈U1、U2中的感 應(yīng)電壓平均化，而成為90。如此，在轉(zhuǎn)子3從位置1旋轉(zhuǎn)到位置2的過程中，能夠?qū)⒃赨相 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓以90維持為恒定，因此抑制轉(zhuǎn)矩脈動或齒槽轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生。
根據(jù)本實施方式，降低多個永久磁鐵9中的頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的比例，并使 頑磁力大的釹磁鐵9a與頑磁力小的釤鈷磁鐵9b的構(gòu)成比例為7:1，因此能夠進(jìn)一步增加 永磁電動機(jī)1整體的總磁通量。并且，在本實施方式中，也能夠抑制磁通量的不均勻化的發(fā) 生，因此能夠抑制由于未將具有大小的頑磁力的永久磁鐵9a、9b交替地配置而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 脈動或齒槽轉(zhuǎn)矩的發(fā)生。
(其他實施方式) 本發(fā)明不僅限定于上述各實施方式，能夠如下進(jìn)行變形或擴(kuò)展。 能夠作為頑磁力小的永久磁鐵使用的磁鐵不限定于上述釤鈷磁鐵9b，只要是頑磁
力低到通過電樞反作用產(chǎn)生的外部磁場能夠改變磁化量的程度的永久磁鐵，任何材料都可
以。作為這樣的頑磁力小的永久磁鐵，例如存在鋁鎳鈷磁鐵(鋁 鎳 鈷磁鐵)或鐵氧體
磁鐵等。并且，頑磁力大的永久磁鐵也不限定于釹磁鐵9a。 因此，作為頑磁力不同的2種永久磁鐵9的組合，不限定于釹磁鐵9a和釤鈷磁鐵 9b的組合，也可以使用釹磁鐵9a和鋁鎳鈷磁鐵的組合或者其他種類的永久磁鐵的組合。另 外，優(yōu)選該2種永久磁鐵9的頑磁力相差大致2倍以上。 并且，永久磁鐵9不限于2種，可以由頑磁力為大、中、小的3種永久磁鐵構(gòu)成，也 可以由4種或5種等多種永久磁鐵構(gòu)成。此時，控制電路部42對于每個運(yùn)轉(zhuǎn)過程切換這些 永久磁鐵之中的頑磁力相對小的永久磁鐵的磁化狀態(tài)即可。 作為調(diào)整永久磁鐵9的磁通量的方法，不限于通過倒相電路44來控制定子繞組5 的通電的構(gòu)成，例如也可以是設(shè)置與定子繞組5不同的繞組、并控制該繞組的通電的構(gòu)成。
本發(fā)明不限于48極/36槽構(gòu)成的電動機(jī)，只要是以8極/6槽構(gòu)成(換言之、組合 了2組的4極/3槽構(gòu)成的構(gòu)成)為基本單位的電動機(jī)，則都能夠適用。并且，本發(fā)明不限 于以8極/6槽構(gòu)成為基本單位的電動機(jī)，例如也能夠適用于以4極/6槽構(gòu)成、10極/6槽 構(gòu)成、12極/6槽構(gòu)成等為基本單位的電動機(jī)。 本發(fā)明的永磁電動機(jī)1，不僅能夠適用于上述滾筒式洗衣干燥機(jī)21，也能夠適用 于不具有干燥功能的洗衣機(jī)或旋轉(zhuǎn)槽的軸向為縱向的縱軸式的洗衣機(jī)。并且，本發(fā)明不僅 能夠適用于上述那樣的外轉(zhuǎn)子式的永磁電動機(jī)l，也能夠適用于在定子的內(nèi)周設(shè)置了轉(zhuǎn)子 的內(nèi)轉(zhuǎn)子式電動機(jī)。并且，本發(fā)明的永磁電動機(jī)l，能夠適用于空調(diào)等所搭載的壓縮機(jī)驅(qū)動 用的電動機(jī)等各種電動機(jī)。
權(quán)利要求
一種永磁電動機(jī)，在轉(zhuǎn)子的磁芯內(nèi)部具備形成多個磁極的永久磁鐵，定子具備與各相的繞組相對應(yīng)的磁極齒，其特征在于，上述永久磁鐵為，由頑磁力不同的多種永久磁鐵構(gòu)成，并以每1個磁極為1種的方式配置為大致環(huán)狀，并且構(gòu)成為，上述轉(zhuǎn)子中的頑磁力相對小的永久磁鐵所配置的間隔與上述定子中的與同相的繞組相對應(yīng)的磁極齒相互的間隔不同。
2. 如權(quán)利要求l記載的永磁電動機(jī)，其特征在于， 上述多種永久磁鐵具有相互不同的極數(shù)。
3. 如權(quán)利要求l記載的永磁電動機(jī)，其特征在于，上述多種永久磁鐵的構(gòu)成比被設(shè)定為，頑磁力相對大的永久磁鐵比頑磁力相對小的永 久磁鐵多。
4. 如權(quán)利要求1記載的永磁電動機(jī)，其特征在于， 上述永久磁鐵由頑磁力不同的2種永久磁鐵構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求4記載的永磁電動機(jī)，其特征在于， 上述2種永久磁鐵的頑磁力相差2倍以上。
6. 如權(quán)利要求1記載的永磁電動機(jī)，其特征在于，上述永久磁鐵之中的頑磁力相對小的永久磁鐵的磁通密度與磁場強(qiáng)度的關(guān)系被設(shè)定 為，在進(jìn)行使用的溫度范圍內(nèi)、反曲點存在于第二象限。
7. 如權(quán)利要求6記載的永磁電動機(jī)，其特征在于， 上述反曲點的磁場強(qiáng)度為500kA/m以下。
8. 如權(quán)利要求1至7任一項記載的永磁電動機(jī)，其特征在于， 上述永久磁鐵由稀土類磁鐵構(gòu)成。
9. 一種洗衣機(jī)，其特征在于， 具備權(quán)利要求1至8任一項記載的永磁電動機(jī)；禾口 對該永磁電動機(jī)的驅(qū)動進(jìn)行控制的控制部，上述控制部構(gòu)成為，能夠切換上述永久磁鐵之中的頑磁力相對小的永久磁鐵的磁化狀態(tài)。
10. 如權(quán)利要求9記載的洗衣機(jī)，其特征在于，上述控制部構(gòu)成為，對于每個運(yùn)轉(zhuǎn)過程切換上述永久磁鐵之中的頑磁力相對小的永久 磁鐵的磁化狀態(tài)。
11. 如權(quán)利要求IO記載的洗衣機(jī)，其特征在于， 上述運(yùn)轉(zhuǎn)過程為洗衣、脫水或干燥的某一個。
全文摘要
一種永磁電動機(jī)及洗衣機(jī)，即使降低頑磁力小的永久磁鐵的比例，也抑制轉(zhuǎn)矩脈動或齒槽轉(zhuǎn)矩的發(fā)生。該永磁電動機(jī)為，在轉(zhuǎn)子(3)的磁芯內(nèi)部具備形成多個磁極的永久磁鐵，定子(2)具備與各相的繞組相對應(yīng)的磁極齒，其中，永久磁鐵由頑磁力不同的2種永久磁鐵(9a、9b)構(gòu)成，并構(gòu)成為，以每1個磁極為1種的方式配置為大致環(huán)狀，并且構(gòu)成為轉(zhuǎn)子(3)中的頑磁力相對小的永久磁鐵(9b)所配置的間隔與定子(2)中的與同相的繞組相對應(yīng)的磁極齒相互的間隔不同。
文檔編號D06F37/30GK101741196SQ20091022654
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者前川佐理 申請人:株式會社東芝